单片CVSDMC3418的应用电路设计

2006-05-07 15:50:10来源: 国外电子元器件

1 引言

现场通信技术的发展日新月异,而且正迅速向各个领域渗透,就目前来说,数字通信以其抗干扰能力强,便于加密,易于集成化,有利于处理、存储、交换以及和计算机连接等优点而成为当代通信系统的主流。而现有的地震波信号检测系统普遍存在着抗干扰能力差、信噪比低、系统误差大、所记录的数据不利于后期量化处理的缺点。基于上述情况,笔者运用MC3418(编解码简单)、抗误码性能好、在比特率较低时有较高的信噪比)设计了一种数字传输电路,效果很好。

2 MC3418简介

MC3418是MOTOROLA公司生产的一种简单数字语音编码/解码集成芯片。它有两种工作状态,在引脚15处于“1”时,完成编码功能;处于“0”时,实现解码功能。MC3418的内部结构和引脚功能如图1所示。它的工作电压范围为-0.4~+18V;工作温度范围为0℃~70℃;差分模拟输入电压为±5V。

3 MC3418的工作原理

当取样速率远大于奈奎斯特速率时,样值之间的关联程序增强,MC3418仅使用一位编码来表示抽样时间波形的变化趋向,在当前时刻的样值与预测值经量化比较后,如差值为正,输出为“1”;差值为负,输出为“0”。这种模拟变换方式称为增量调制(△M)。为了改进△M动态范围以满足通信系统的要求(40dB~50dB),可采用自适应方法使量阶△的大小随着输入信号统计特性而变化,如可将量阶△随音节时间间隔(5ms~20ms)中信号的平均斜率变化,称之为连续可变斜变增量调制(CVSD)。MC3418就是采用这种调制方式的一种芯片。

图2所示为MC3418的编码原理和编码波形图。其解码原理图如图3所示。

4 应用设计及注意事项

4.1 电路设计

图4所示为MC3418用于地震波无线检测分析仪的编解码电路。图中,用电阻R和电容C构成积分滤波器。该单极点积分网络的f=1/(2πRC),其电阻R的典型值可在8~13kΩ之间选择,本电路选取R=10kΩ,C=0.1μF。

在设计滤波器传输函数时,可由Rs和Cs构成单极点网络,其时间常数典型值为6.0~50ms,充电常数为RsCs,衰减常数为(Rs+Rp)Cs,由于要求Rp<

电路回路增益的选择由Rx决定,这依赖于输入信号的最大电平Vo和频率fm,以及积分滤波器的传输函数(R,C),并要求压缩扩展比不超过30%,因此,应满足:

Rx=0.25Vcc/[(Vo/2R)+8CV0fs]

本电路选择Vcc=5V,Vo=1.5V,fs=500Hz。

为设置空闲信道步长,必须使Rmin满足:

Rmin≈Rs[Vcc/(Csfclk△VoRx)-1]

其中,△Vo是空闲输出期望峰-峰值。

4.2 注意事项

在设计图4所示的编解码电路时,除应对电路中的自身参数进行仔细设计外,还应注意以下几点:

(1)所有数字信号通数(9,11,13,14)与模拟信号通路(1~7,10)应该隔开,以利于获得完全空闲信道。

(2)由于时钟速率越大,S/N就越高。因此在把电路用于无线电系统且将MC3418设计为4比特系统时,fclk应大于32kHz。

(3)引脚11是NPN器件,故需接上拉电阻。

(4)为避免空载和过载失真,必须满足:

δ/2

式中,A为输入模拟信号幅度,δ为输出数字信号幅度,fclk、fs分别为时钟和信号频率。

5 结束语

本设计方法可根据实际需要选择合适的外部元件,以实现对低频模拟信号进行数字传输。该电路信噪比不随距离变化,能同时进行多路传送和控制,并可重复硬件,易于设计。可广泛用于各种低频数据检测分析系统。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/network/200605/3171.html
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